2.2.1. Проводные и кабельные линии связи
Проводные линии связи реализуются на основе телефонных и телеграфных проводов, подвешенных в воздухе (рис. 2.8). Они обладают крайне низкой пропускной способностью и помехоустойчивостью. Используются в низкоскоростных и среднескоростных каналах связи. В настоящее время считаются морально устаревшими и в телекоммуникационных системах.
Рис. 2.8. Проводная линия связи практически не применяются
Кабельные линии связи реализуются на основе металлических и волоконно-оптических кабелей.
Кабель ‑ это сложное изделие, состоящее, в общем случае, из совокупности проводников, слоев экрана, изоляции и защитного слоя.
Кабели, применяемые для построения высокоскоростных телекоммуникационных сетей, характеризуются следующими наиболее важными параметрами.
- Затухание ‑ это потеря энергии сигнала при распространении его по линии связи. Измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала (этот параметр более подробно был рассмотрен ранее).
- Перекрестные наводки на ближнем конце ‑ определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого по одной паре проводников, наводит помеховый сигнал в других парах проводников. Измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала. Чем меньше значение данного показателя, тем лучше кабель.
- Импеданс (волновое сопротивление) ‑ это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем. Например, для коаксиальных кабелей в сетях Ethernet он составляет 50 Ом, для неэкранированнойвитой пары ‑ 100 или 120 Ом.
- Активное сопротивление ‑ это сопротивление постоянному току. В отличие от импеданса оно не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля. Измеряется в Омах.
- Емкость ‑ это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, приводящей к искажению сигнала и ограничивающий полосу пропускания линии.
- Уровень внешнего электромагнитного излучения или электрический шум ‑ это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает: фоновый и импульсный, низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового шума являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света, средства вычислительной техники, телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импульсного электрического шума являются моторы, электропереключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.
- Диаметр или площадь сечения проводника. Указывается в миллиметрах.
Наиболее широкое применение для создания высокоскоростных каналов связи телекоммуникационных сетей в настоящее время получили следующие типы кабелей:
- неэкранированные с витыми парами из медных проводов (Unshielded Twisted Pair ‑ UTP);
экранированные с витыми парами из медных проводов (Shielded Twisted Pair ‑ STP);
- коаксиальные кабели (Coaxial Cable ‑ CC);
- волоконно - оптические кабели (Fiber Optic Cable ‑ FOC).
Кабели на основе неэкранированной витой пары (UTP ‑ кабели)
Неэкранированные UTP ‑ кабели в зависимости от электрических и механических характеристик разделяются на 5 категорий.
Кабели категорий 1 и 2 использовались для создания низкоскоростных каналов связи. В настоящее время устарели и практически не используются [3,5].
Кабели категорий 3, 4 и 5 применяются для создания высокоскоростных каналов с пропускной способностью соответственно до 16, 25 и 155 Мбит/с (при использовании стандарта Gigabit Ethernet ‑ до 1000 Мбит/с). При хороших технических характеристиках эти кабели сравнительно недороги, удобны в работе и не требуют заземления.
Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две ‑ для передачи голоса.
Для соединения кабелей с оборудованием используются стандартные вилки и розетки RJ ‑ 45, представляющие 8-контактные разъемы.
Кабели на основе экранированной витой пары (STP - кабели) Экранированные STP ‑ кабели обладают хорошими техническими характеристиками, но имеют высокую стоимость, очень жесткие и неудобные в работе, требуют обязательного заземления экрана. Они подразделяются на типы: Туре 1, Type 2, Type 3, Type 5, Type 9. Наиболее популярным является кабель Туре 1 стандарта IBM, состоящий из двух пар скрученных проводов, экранированных проводящей оплеткой, которую необходимо заземлять. Экранированные STP – кабели, которые применяются в основном только для передачи данных.
Коаксиальный кабель представляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком, экранирующей и защитной оболочками.
Коаксиальные кабели для телекоммуникационных сетей делятся на две группы: толстые коаксиальные кабели и тонкие коаксиальные кабели.
Толстый коаксиальный кабель имеет наружный диаметр около 12 мм и достаточно толстый внутренний проводник (2,17 мм), обеспечивающий хорошие электрические и механические характеристики. Скорость передачи данных по толстому коаксиальному кабелю достигает 50 Мбит/с. Однако кабели этого типа очень жесткие, что затрудняет их монтаж.
Тонкий коаксиальный кабель имеет наружный диаметр 5-6 мм, он дешевле и удобнее в работе, но тонкий проводник в нем (0,9 мм) обусловливает худшие электрические (передает сигнал с допустимым затуханием на меньшее расстояние) и механические характеристики. Рекомендуемые скорости передачи данных по «тонкому» кабелю не превышают 10 Мбит/с.
Волоконно-оптические кабели состоят из центрального проводника света (сердцевины) ‑ стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла ‑ оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают:
- многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления (рис. 2.9, а);
- многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления (рис. 2.9, б);
- одномодовое волокно (рис. 2.9, в).
В одномодовом кабеле используется центральный проводник очень малого диаметра ‑ от 5 до 10 мкм. При этом практически все лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. Полоса пропускания одномодового кабеля очень широкая ‑ до сотен гигагерц на километр. Изготовление тонких качественных волокон для одномодового кабеля представляет сложный технологический процесс, что делает одномодовый кабель достаточно дорогим. Кроме того, в волокно такого диаметра достаточно сложно направить пучок света, не потеряв при этом значительную часть его энергии.
В многомодовых кабелях используются более широкие внутренние сердечники, которые легче изготовить технологически. В стандартах определены два наиболее употребительных многомодовых кабеля: 62,5/125 мкм и 50/125 мкм, где 62,5 мкм или 50 мкм ‑ это диаметр центрального проводника, а 125 мкм ‑ диаметр внешнего проводника.
Рис. 2.9. Типы оптического кабеля: а – многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления; б ‑ многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления; в – одномодовое волокно
В многомодовых кабелях во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения луча называется модой луча.
Многомодовые кабели имеют более узкую полосу пропускания ‑ от 500 до 800 МГц/км. Сужение полосы происходит из-за потерь световой энергии при отражениях, а также из-за интерференции лучей разных мод.
В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются светодиоды и полупроводниковые лазеры.
Для одномодовых кабелей применяются только полупроводниковые лазеры, так как при таком малом диаметре оптического волокна световой поток, создаваемый светодиодом, невозможно без больших потерь направить в волокно. Для многомодовых кабелей используются более дешевые светодиодные излучатели.
Волоконно-оптические кабели присоединяют к оборудованию разъемами MIC, ST и SC.
Волоконно-оптические кабели обладают отличными характеристиками всех типов: электромагнитными, механическими (хорошо гнутся, а в соответствующей изоляции обладают хорошей механической прочностью). Однако у них есть один серьезный недостаток ‑ сложность соединения волокон с разъемами и между собой при необходимости наращивания длины кабеля.
- С одержание
- 1. Принципы построения и
- 2. Основы передачи данных в
- 4. Высокоскоростные технологии
- 6. Технологии построения
- 7. Глобальная информационная
- Введение
- 1. Принципы построения и функционирования сетей эвм
- 1.1. Общие сведения о системах телеобработки данных и телекоммуникационных сетях
- 1.1.1. Предмет изучения, цель, задачи и структура дисциплины
- 1.1.2. Общие сведения о системах телеобработки данных
- 1.1.3. Общие сведения о телекоммуникационных сетях
- 1.2. Функциональный состав, структура и классификация сетей эвм
- 1.2.1. Функциональный состав и структура сетей эвм
- 1.2.2. Классификация сетей эвм
- 1.3. Методы структуризации сетей эвм
- 1.3.1. Физическая структуризация сетей эвм
- 1.3.2. Логическая структуризация сетей эвм
- 1.4. Архитектура и принципы построения сетей эвм
- 1.4.1. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель osi). Иерархия протоколов
- 1.4.2. Сетезависимые и сетенезависимые уровни модели взаимодействия открытых систем
- 1.4.3. Стандартные стеки коммуникационных протоколов
- 1.5. Концепции управления сетевыми ресурсами
- 1.5.1. Критерии выбора типа сети эвм
- 1.5.2. Сетевые службы
- Контрольные вопросы
- 2. Основы передачи данных в телекоммуникационных сетях
- 2.1. Каналы связи телекоммуникационных сетей, их основные характеристики и классификация
- 2.1.1. Линии и каналы связи. Основные характеристики каналов связи
- 2.1.2. Классификация каналов связи телекоммуникационных сетей
- 2.2. Основные типы и характеристики линий связи
- 2.2.1. Проводные и кабельные линии связи
- 2.2.2. Беспроводные линии связи
- 2.3. Методы кодирования и передачи данных на физическом уровне
- 2.3.1. Методы аналоговой модуляции
- 2.3.2. Методы цифрового кодирования
- 2.3.3. Методы логического кодирования
- 2.4. Модемы
- 2.4.1. Устройство модемов
- 2.4.2. Классификация модемов
- 2.4.3. Модемные протоколы и стандарты передачи данных
- 2.5. Методы и протоколы передачи данных канального уровня
- 2.5.1. Назначение и классификация методов и протоколов передачи данных канального уровня
- 2.5.2. Асинхронные методы и протоколы передачи данных канального уровня
- 2.5.3. Синхронные символьно-ориентированные и бит-ориентированные методы и протоколы передачи данных канального уровня
- 2.6. Методы обнаружения и коррекции ошибок передачи данных канального уровня
- 2.6.1. Общие сведения и классификация методов обнаружения ошибок передачи данных
- 2.6.2. Методы восстановления искаженных и потерянных кадров
- 2.7. Методы коммутации абонентских систем в телекоммуникационных сетях
- 2.7.1. Метод коммутации каналов
- 2.7.2. Метод коммутации пакетов
- 2.7.3. Метод коммутации сообщений
- Контрольные вопросы
- 3. Локальные сети эвм
- 3.1. Общие сведения о локальных сетях эвм
- 3.1.1. Особенности локальных сетей эвм и области их применения
- 3.1.2. Характеристики и классификация локальных сетей эвм
- 3.1.3.Архитектура и стандарты локальных сетей эвм
- 3.2. Технические средства и оборудование локальных сетей эвм
- 3.2.1. Оконечное оборудование
- 3.2.1. Коммуникационное оборудование
- 3.2.2. Структурированная кабельная система
- 3.3. Базовые технологии построения локальных сетей эвм
- 3.3.1. Сетевая технология Ethernet
- 3.3.2. Метод доступа csma/cd
- 3.3.2. Форматы кадров технологии Ethernet
- 3.3.3. Спецификации физической среды Ethernet
- 3.3.4. Стандарт 10Base-5
- 3.3.12. Сетевая технология Token Ring
- 3.3.13.Сетевая технология fddi
- Контрольные вопросы
- 4. Высокоскоростные технологии локальных сетей эвм
- 4.1. Технология Fast Ethernet 100Мбит/с
- 4.1.1. Технология Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с
- 4.1.2. Технология 100vg-AnyLan
- 4.2. Беспроводные локальные сети эвм
- 4.2.1. Общие сведения о беспроводных локальных сетях эвм
- 4.2.2. Беспроводные локальные сети на основе стандарта Hiperlan
- 4.2.3. Беспроводные локальные сети на основе стандарта ieee 802.11
- 4.3. Логическая структуризация локальных сетей эвм
- 4.3.1. Достоинства и недостатки разделяемой среды передачи данных локальных сетей эвм
- 4.3.2. Логическая структуризация локальных сетей с применением мостов и коммутаторов
- 4.3.3. Виртуальные локальные сети эвм
- 4.4. Объединение сетей эвм на основе сетевого уровня
- 4.4.1. Архитектура составной сети, принципы организации межсетевого взаимодействия
- 4.4.2. Протоколы маршрутизации составных сетей
- 4.4.3. Области применения и основные характеристики маршрутизаторов
- Контрольные вопросы
- 5. Глобальные сети эвм
- 5.1. Общие сведения о глобальных сетях эвм
- 5.1.1. Обобщенная структура и функции глобальных сетей эвм
- 5.1.2. Интерфейсы «пользователь - сеть» глобальных сетей эвм
- 5.2. Типы глобальных сетей эвм
- 5.2.1. Глобальные сети с выделенными каналами
- 5.2.2. Глобальные сети с коммутацией каналов
- 5.2.3 Глобальные сети с коммутацией пакетов
- Контрольные вопросы
- 6. Технологии построения глобальных информационных сетей
- 6.1. Цифровые сети с интеграцией услуг (сети isdn)
- 6.1.1. Основные принципы построения и компоненты сетей isdn
- 6.1.2. Типы сервиса сетей isdn
- 6.1.3. Пользовательские интерфейсы сетей isdn
- 6.2. Сети и технология х.25
- 6.2.1. Принципы построения и компоненты сети X.25
- 6.2.2. Уровни информационного взаимодействия в сети х.25
- 6.3. Сети и технология Frame Relay
- 6.3.1. Принципы построения и компоненты сетей Frame Relay
- 6.3.2. Структура кадра Frame Relay
- 6.3.3. Параметры качества обслуживания Frame Relay
- 6.4. Сети и технология atm
- 6.4.1. Принципы построения и компоненты сетей атм
- 6.4.2. Формат атм- ячеек
- 6.4.3. Типы и классы сервиса в атм-сетях
- 6.4.4. Параметры качества обслуживания в атм-сетях
- Контрольные вопросы
- 7. Глобальная информационная сеть интернет
- 7.1. Общие сведения о глобальной информационной сети Интернет
- 7.2. Протоколы информационного взаимодействия абонентских систем в сети Интернет
- 7.3. Система адресации абонентских систем в сети Интернет
- 7.4. Подключение к глобальной сети Интернет
- 7.4.1. Виды сеансового подключения
- 7.4.2. Виды постоянного подключения
- 7.5. Сервисные возможности глобальной сети Интернет
- 7.6. Основные технологии работы в World Wide Web
- 7.6.1. Протокол обмена гипертекстовой информацией http
- Контрольные вопросы
- 7. Система адресации абонентских систем в сети Интернет?
- Заключение
- Библиографичекий список